JP4633344B2 - Tires for passenger cars with excellent groove wandering characteristics - Google Patents
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Description
本発明は、グルーブワンダリング性に優れる乗用車用タイヤに関する。 The present invention relates to a tire for a passenger car having excellent groove wandering properties.
従来、車両の直進性に大きな影響を及ぼす要因の一つとして、米国の高速道路等の路面に形成されたレイングルーブがある。レイングルーブは、路面幅方向に一定間隔で形成されたタイヤ走行方向に延びる溝であり、タイヤトレッドの周方向に延びる溝に面する陸部の一部がレイングルーブ内に落ち込んだ時に発生する横力によりワンダリング現象が生じ、これが直進性に影響を与えるのである。そして、特にタイヤ周方向にストレート状に延びる周方向溝を有する車両においては、この現象が著しいことが知られている。 Conventionally, a rain groove formed on the road surface of an American highway or the like is one of the factors that have a large influence on the straightness of a vehicle. A rain groove is a groove extending in the tire running direction formed at regular intervals in the road surface width direction, and is generated when a part of a land portion facing the groove extending in the circumferential direction of the tire tread falls into the rain groove. The force causes a wandering phenomenon, which affects straightness. This phenomenon is known to be remarkable particularly in a vehicle having a circumferential groove extending straight in the tire circumferential direction.
その為、乗用車用空気入りタイヤのトレッドパターンを開発する際に、このグルーブワンダリングという現象を抑制するために、タイヤのストレート状の主溝を適切な位置に配置することが大きな課題となっており、そのための提案がなされている(下記特許文献1,2など)。
Therefore, when developing a tread pattern for a pneumatic tire for passenger cars, in order to suppress this phenomenon of groove wandering, it is a major issue to arrange the straight main groove of the tire at an appropriate position. There are proposals for this purpose (
しかしながら、特にタイヤ幅方向に併設される周方向溝が4本以上であるタイヤパターンにおいては各周方向溝のレイングルーブに対する挙動(落ち込み方)がそれぞれ異なる為、複雑なメカニズムとなり、短時間で適正な配置位置を求める事は容易ではない。 However, especially in tire patterns with 4 or more circumferential grooves provided along the tire width direction, the behavior of each circumferential groove with respect to the rain groove (how to sink) is different. It is not easy to obtain a proper arrangement position.
一方、他の特性や意匠上の制約によって、周方向溝の配置位置や周方向溝幅は制限を受け、その自由度は小さい。 On the other hand, the arrangement position of the circumferential groove and the circumferential groove width are limited by other characteristics and design restrictions, and the degree of freedom is small.
このように意匠上の制約や他のタイヤ要求特性により、タイヤ幅方向に4本以上の周方向溝が配置されるトレッドパターンにおいては、グルーブワンダリング性の良い周方向溝の配置を決定するのは困難であり、検討には多大な工数が必要となっている。 As described above, in the tread pattern in which four or more circumferential grooves are arranged in the tire width direction due to design restrictions and other tire requirement characteristics, the arrangement of the circumferential grooves having good groove wandering characteristics is determined. It is difficult, and a lot of man-hours are necessary for examination.
そのため、レイングルーブ路面のある北米地域に出荷するタイヤについては、グルーブワンダリング性を危惧して周方向溝を1〜3本としたものが主流であるが、ノイズ、乗り心地等の快適性を重視するような場合、トレッドゴムブロックを比較的小さな構成とすることが必要であり、周方向溝を4本以上持つタイヤについてもグルーブワンダリング性に優れるものが求められる。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、タイヤ幅方向に併設される4本以上の周方向溝を有するトレッドパターンの乗用車用タイヤにおいて、グルーブワンダリング性に優れたものを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and provides a tread pattern passenger car tire having four or more circumferential grooves provided in the tire width direction, which has excellent groove wandering properties. The purpose is to do.
本発明者は、タイヤのトレッドパターンの画像と路面のレイングルーブの画像との転写による画像解析処理を用いることでタイヤのグルーブワンダリング性を短時間で評価でき、その際、算出されるワンダリング性能指数を所定の範囲内に設定することでグルーブワンダリング性に優れたタイヤが得られることを見い出し、本発明を完成するに至った。 The present inventor can evaluate the groove wandering property of a tire in a short time by using an image analysis process by transferring an image of a tire tread pattern and an image of a rain groove on a road surface. It has been found that a tire excellent in groove wandering property can be obtained by setting the figure of merit within a predetermined range, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、タイヤ幅方向に併設される4本以上の周方向溝を有するトレッドパターンを有する乗用車用タイヤの設計方法であって、
タイヤについて、トレッドパターンを大きさがp(mm)で一定の画素に分割したタイヤ溝情報画像を作成するとともに、
レイングルーブが路面幅方向に一定間隔で形成された路面について、大きさがp(mm)で一定の画素に分割した路面情報画像を作成し、
前記タイヤ溝情報画像については、溝部に対応する画素に0、陸部に対応する画素に1をそれぞれ割り当て、前記路面情報画像については、非溝部に対応する画素に0、溝部に対応する画素に1がそれぞれ割り当てられた路面情報画像1と、非溝部に対応する画素に0、溝部に対応する画素に−1がそれぞれ割り当てられた路面情報画像2とを作成し、前記路面情報画像1については、各非溝部の右端の画素に0及び1以外の値を割り当て、前記路面画像情報2については、各非溝部の左端の画素に0及び−1以外の値を割り当て、
前記タイヤ溝情報画像と前記路面情報画像とをある相対位置において転写処理してその相対位置での横力の指標となるワンダリング値を算出し、
前記転写処理に際し、前記タイヤ溝情報画像と前記路面情報画像1との対応する画素同士の数値を掛け合わせ、前記0及び1以外の値が算出された部分から連続して1が算出された場合にはこれらを0を置き換えて左方向力を生み出す数値を抽出するとともに、前記タイヤ溝情報画像と前記路面情報画像2との対応する画素同士の数値を掛け合わせ、前記0及び−1以外の値が算出された部分から連続して−1が算出された場合にはこれらを0を置き換えて右方向力を生み出す数値を抽出し、抽出した数値の合計値を算出することにより前記ワンダリング値を得て、
前記タイヤ溝情報画像と前記路面情報画像との相対位置をタイヤ幅方向に1画素ずつスライドさせながらスライド量がレイングルーブの1間隔量に至るまでそれぞれの相対位置でのワンダリング値を算出し、1間隔量におけるワンダリング値の最大値と最小値の差を算出して該トレッドパターンのワンダリング性能指数Wを求め、
トレッドパターンについて周方向溝の配置と溝幅を変えながらそれぞれのパターンについての前記ワンダリング性能指数Wを算出し、下記式(1)を満足するパターンをトレッドパターンに決定することを特徴とする乗用車用タイヤの設計方法にある。
For a tire, while creating a tire groove information image in which a tread pattern is divided into constant pixels with a size of p (mm),
For a road surface in which rain grooves are formed at regular intervals in the road surface width direction, create a road surface information image in which the size is divided into constant pixels of p (mm),
For the tire groove information image, 0 is assigned to the pixel corresponding to the groove portion, and 1 is assigned to the pixel corresponding to the land portion. For the road surface information image, 0 is assigned to the pixel corresponding to the non-groove portion, and the pixel corresponding to the groove portion. 1 is assigned to each of the road
The tire groove information image and the road surface information image are transferred at a certain relative position to calculate a wandering value as an index of lateral force at the relative position,
In the case of the transfer process, when the tire groove information image and the road
While sliding the relative position between the tire groove information image and the road surface information image pixel by pixel in the tire width direction, the wandering value at each relative position is calculated until the sliding amount reaches one interval amount of the rain groove, The difference between the maximum value and the minimum value of the wandering value in one interval amount is calculated to obtain the wandering performance index W of the tread pattern,
The tread pattern is calculated by calculating the wandering performance index W for each pattern while changing the circumferential groove arrangement and groove width, and the tread pattern is determined as a tread pattern. There is a design method for tires.
(式中、Wはトレッドパターンのワンダリング性能指数、pはワンダリング性能指数を算出する際の画像処理で用いた画素の大きさ(mm)、Lはタイヤの接地長(mm)、aは係数で0.6〜0.7である。) (Where, W is the tread pattern wandering performance index, p is the pixel size (mm) used in image processing when calculating the wandering performance index, L is the tire contact length (mm), and a is The coefficient is 0.6 to 0.7.)
本発明であると、グルーブワンダリング性に優れ、そのため、レイングルーブが形成された路面での車両の直進性を向上することができる乗用車用タイヤを提供することができる。 With the present invention, it is possible to provide a tire for a passenger car that is excellent in groove wandering property, and therefore can improve the straight traveling performance of the vehicle on the road surface on which the rain groove is formed.
以下、本発明の実施に関連する事項について詳細に説明する。 Hereinafter, matters related to the implementation of the present invention will be described in detail.
1.トレッドパターンのワンダリング性能指数
(1)横力の発生メカニズムの解析
トレッドパターンの陸部がレイングルーブ内に落ち込んだ場合の横力の発生メカニズムをFEM(有限要素法)解析により明らかにした。
1. Tread pattern wandering performance index (1) Analysis of lateral force generation mechanism The lateral force generation mechanism when the land portion of the tread pattern falls into the rain groove was clarified by FEM (finite element method) analysis.
詳細には、タイヤ接地試験等から得られたタイヤ接触圧力情報を用いてタイヤトレッドパターンのブロックに生じる平均接触力より、ゴムブロックの変形量を算出し、FEM接触モデルを作成した。そして、レイングルーブとゴムブロックの接触相対位置(図1参照)を変化させながら、それぞれ相対位置においてゴムブロックがグルーブ内に落ち込んだときにブロックに発生する横力を求めた。 Specifically, the deformation amount of the rubber block was calculated from the average contact force generated in the block of the tire tread pattern using the tire contact pressure information obtained from the tire contact test and the like, and an FEM contact model was created. Then, while changing the contact relative position of the rain groove and the rubber block (see FIG. 1), the lateral force generated in the block when the rubber block fell into the groove at each relative position was obtained.
その結果、図2に示すように、トレッドパターンの陸部がグルーブ内に落ち込んだときの横力発生状態は、ゴムブロックとグルーブとの相対位置関係に対して線形関係であることが判明した。すなわち、図2では、ゴムブロックに与える縦荷重を1,3,5の3水準としてそれぞれについて横力を求めたが、そのいずれについても、ゴムブロックとグルーブとの相対位置が大きくなるほど、横力がそれに比例して大きくなることが判明した。 As a result, as shown in FIG. 2, the lateral force generation state when the land portion of the tread pattern fell into the groove was found to be linear with respect to the relative positional relationship between the rubber block and the groove. That is, in FIG. 2, the lateral force was obtained for each of the three levels of 1, 3 and 5 as the longitudinal load applied to the rubber block. In either case, the lateral force increases as the relative position between the rubber block and the groove increases. Was found to grow proportionally.
このことから、後記のタイヤ溝情報画像と路面情報画像の各画素に割り当てる数値をビット化(二元符号化)することができ、そのため、グルーブワンダリング性の指標となるワンダリング性能指数は下記(2)〜(4)の手順により算出することができる。 From this, the numerical values assigned to each pixel of the tire groove information image and road surface information image described later can be converted into bits (binary encoding). Therefore, the wandering performance index as an index of the groove wandering property is as follows. It can be calculated by the procedures (2) to (4).
(2)画像の作成
まず、タイヤにつきタイヤ溝情報画像と、路面につき路面情報画像をそれぞれ作成するが、その際、両画像は同じ大きさの画素に分割する。ここで、画素の大きさp、即ち画像の分解能は0.05〜0.2mmであることが好ましく、算出結果の精度及び計算工数の観点より0.08〜0.12mmであることがより好ましい。
(2) Creation of image First, a tire groove information image for each tire and a road surface information image for each road surface are created. At this time, both images are divided into pixels of the same size. Here, the pixel size p, that is, the resolution of the image is preferably 0.05 to 0.2 mm, and more preferably 0.08 to 0.12 mm from the viewpoint of accuracy of calculation results and calculation man-hours. .
また、タイヤ溝情報画像については、トレッドパターンの周方向溝本数、溝位置、溝幅および接地幅に基づいて、タイヤ幅方向には接地幅に応じて定まる画素数を持ち、かつ、タイヤ周方向には画素数が1である1行n列の行列として作成する。 The tire groove information image has the number of pixels determined according to the contact width in the tire width direction based on the number of grooves in the circumferential direction of the tread pattern, the groove position, the groove width, and the contact width, and the tire circumferential direction Is created as a 1-by-n matrix with 1 pixel.
詳細には、例えば図3に示すタイヤ接地形状から、図4に示すように接地幅と周方向溝についての形態(情報)を抽出する。なお、図3に示すタイヤ接地形状は、周方向溝として、比較的幅の太い4本の主溝(1)と、幅の細い3本の細溝(2)との合計7本を持ち、またタイヤ幅方向に傾斜して延びる複数の横溝(3)及びサイプ(4)を備える。また、図3中、Lはタイヤの接地長、Mはタイヤの接地幅である。そして、タイヤ幅方向については接地幅全体を上記所定の画素で分割し、タイヤ周方向については1画素とする。 Specifically, for example, from the tire ground contact shape shown in FIG. 3, the form (information) about the contact width and the circumferential groove is extracted as shown in FIG. The tire ground contact shape shown in FIG. 3 has a total of seven circumferential grooves, including four main grooves (1) having a relatively large width and three narrow grooves (2) having a small width. In addition, a plurality of lateral grooves (3) and sipes (4) extending in a tire width direction are provided. In FIG. 3, L is a tire contact length, and M is a tire contact width. In the tire width direction, the entire ground contact width is divided by the predetermined pixels, and the tire circumferential direction is one pixel.
なお、本発明において、周方向溝とは、一般に主溝と呼ばれるある程度大きな溝幅を持つものには限定されず、タイヤ周方向に延びるストレート状の溝(非溝部)であれば一般にサイプと呼ばれるような溝幅の狭いものも含まれる。 In the present invention, the circumferential groove is not limited to a groove having a somewhat large groove width generally called a main groove, and is generally called a sipe as long as it is a straight groove (non-groove portion) extending in the tire circumferential direction. Such a narrow groove width is also included.
一方、路面情報画像は、レイングルーブが路面幅方向に一定間隔で形成されたものであるため、溝部と非溝部が所定間隔で繰り返し配置された画像となり、幅方向とタイヤ走行方向の画素数については、以下の転写処理をする際に重ね合わされるタイヤ溝情報画像に応じて定まる。 On the other hand, the road surface information image is an image in which rain grooves are formed at regular intervals in the width direction of the road surface, so that the groove portion and the non-groove portion are repeatedly arranged at a predetermined interval, and the number of pixels in the width direction and the tire running direction is determined. Is determined according to the tire groove information image that is superimposed when the following transfer process is performed.
そして、タイヤ溝情報画像については、図5(a)に示すように、トレッドパターンの陸部に対応する画素に「1」を、溝部に対応する画素に「0」をそれぞれ割り当てる。路面情報画像については、図5(b)に示すように、非溝部に対応する画素に「0」を、溝部に対応する画素に「1」をそれぞれ割り当てた路面情報画像1と、図5(c)に示すように、非溝部に対応する画素に「0」を、溝部に対応する画素に「−1」をそれぞれ割り当てた路面情報画像2とを作成する。このように路面情報画像につき、2つの画像を作成するのは、タイヤ進行方向に対して左方向力と右方向力が発生する場合を考慮するためである。即ち、図1に示すようにタイヤ陸部の左側端部がレイングルーブにかかる場合には左方向の横力が発生するのに対し、図示しないがタイヤ陸部の右側端部がレイングルーブにかかる場合には右方向の横力が発生するので、両者が打ち消し合うことを考慮するためである。
As for the tire groove information image, as shown in FIG. 5A, “1” is assigned to the pixel corresponding to the land portion of the tread pattern, and “0” is assigned to the pixel corresponding to the groove portion. As for the road surface information image, as shown in FIG. 5B, the road
(3)画像転写処理(ワンダリング値の算出)
次いで、タイヤ溝情報画像と路面情報画像とをある相対位置において転写処理(配列演算)して、その相対位置での横力の指標となるワンダリング値を算出する。ワンダリング値は下記式により算出される。
(3) Image transfer processing (calculation of wandering value)
Next, the tire groove information image and the road surface information image are transferred (array operation) at a certain relative position, and a wandering value that is an index of lateral force at the relative position is calculated. The wandering value is calculated by the following formula.
ワンダリング値=SUM{(タイヤ溝情報画像×路面情報画像1)+(タイヤ溝情報画像×路面情報画像2)}
すなわち、タイヤ溝情報画像を路面情報画像に対してある相対位置で重ね合わせて、タイヤ溝情報画像と路面情報画像1との対応する画素同士の数値を掛け合わせるとともに、タイヤ溝情報画像と路面情報画像2との対応する画素同士の数値を掛け合わせ、これらの合計値を算出することによりワンダリング値を得る。その場合、タイヤ溝情報画像の陸部と路面情報画像の溝部とが重なる部分のみ「1」又は「−1」として算出され、それ以外の画素については「0」となるので、横力の指標となる数値が算出されることになる。
Wandering value = SUM {(tire groove information image × road surface information image 1) + (tire groove information image × road surface information image 2)}
That is, the tire groove information image is superimposed on the road surface information image at a certain relative position, and the numerical values of the corresponding pixels of the tire groove information image and the road
但し、このように単に掛け合わせて合計値を算出するのみでは、図6(a)に示すようなタイヤの陸部が路面の溝部の全体を覆ってしまう場合にも横力が発生するとして数値が算出されてしまう。また、上記したようにタイヤ陸部の左右いずれの端部が路面の溝部に落ち込むかにより発生する横力の方向が異なるため、この点を考慮して掛け合わせた数値を抽出する必要がある。そのため、より詳細には、タイヤ溝情報画像と路面情報画像1との対応する画素同士の数値を掛け合わせ、所定の条件に従って左方向力を生み出す数値を抽出するとともに、タイヤ溝情報画像と路面情報画像2との対応する画素同士の数値を掛け合わせ、所定の条件に従って右方向力を生み出す数値を抽出し、これらの合計値を算出することによりワンダリング値を得る。
However, if the total value is simply calculated by multiplying in this way, it is assumed that a lateral force is generated even when the land portion of the tire as shown in FIG. 6A covers the entire groove portion of the road surface. Will be calculated. Moreover, since the direction of the lateral force generated differs depending on whether the left or right end of the land portion of the tire falls into the groove on the road surface as described above, it is necessary to extract a numerical value multiplied in consideration of this point. Therefore, in more detail, the numerical values of the corresponding pixels in the tire groove information image and the road
すなわち、左方向力を求めるための路面画像情報1については図5(b)に示すように各非溝部の右端の画素に「150」を割り当て、右方向力を求めるための路面画像情報2については図5(c)に示すように各非溝部の左端の画素に「150」を割り当てておき、それぞれタイヤ溝情報画像との転写を実施する。
That is, with respect to the road
すると、図6(a)に示すように、タイヤの陸部が路面の溝部の全体を覆ってしまう場合には、タイヤ陸部の「1」と路面非溝部の右端の「150」とを掛け合わせることにより「150」という大きな値が算出される。一方、図6(b)に示すように、タイヤの陸部が路面の溝部に対して左方向に力が発生するように落ち込む場合には、タイヤ陸部と路面溝部の重なり部分のみで各画素について「1」が算出され、「150」という大きな値は算出されない。そのため、このような大きな値が算出された部分から連続して「1」が算出された場合には、左方向力は発生していない(タイヤ陸部が路面の溝部に落ち込んでいない)と判断してこれを「0」に置き換えることにより、左方向力のみを抽出する。図7(a)が抽出前の転写結果の一例であり、上記のような抽出処理を行うことにより図7(b)に示す転写結果が得られる。 Then, as shown in FIG. 6A, when the land portion of the tire covers the entire groove portion of the road surface, multiply the tire land portion “1” by “150” at the right end of the road surface non-groove portion. By combining them, a large value “150” is calculated. On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the land portion of the tire falls so that a force is generated in the left direction with respect to the groove portion of the road surface, each pixel is formed only by the overlapping portion of the tire land portion and the road surface groove portion. “1” is calculated for, and a large value “150” is not calculated. Therefore, when “1” is continuously calculated from the portion where such a large value is calculated, it is determined that the leftward force is not generated (the tire land portion does not fall into the groove portion of the road surface). Then, by replacing this with “0”, only the leftward force is extracted. FIG. 7A shows an example of the transfer result before extraction, and the transfer result shown in FIG. 7B is obtained by performing the extraction process as described above.
また、図6(b)に示す相対位置において、路面情報画像2とタイヤ溝情報画像との転写処理では、図6(c)に示すように、タイヤ陸部の「1」と路面非溝部の左端の「150」とを掛け合わせることにより「150」という大きな値が算出されるので、この部分では右方向力は発生しないと判断してこれを「0」に置き換える。このようにして左方向力と右方向力を考慮した正しいワンダリング値を算出する。
Also, in the relative position shown in FIG. 6B, in the transfer process between the road
(4)ワンダリング性能指数の算出
次に、タイヤ溝情報画像と路面情報画像との相対位置をタイヤ幅方向に1画素ずつスライドさせながら、スライド量がレイングルーブの1間隔量に至るまでそれぞれの相対位置でのワンダリング値を上記(3)に従って算出する。そして、算出したワンダリング値の最大値と最小値の差を算出することにより該トレッドパターンのワンダリング性能指数Wが得られる。
(4) Calculation of Wandering Performance Index Next, while sliding the relative position between the tire groove information image and the road surface information image one pixel at a time in the tire width direction, each slide amount reaches one rain groove interval amount. The wandering value at the relative position is calculated according to the above (3). Then, the wandering performance index W of the tread pattern is obtained by calculating the difference between the maximum value and the minimum value of the calculated wandering value.
ここで、レイングルーブの1間隔量とは、レイングルーブの1ピッチ、即ちある溝の端部から隣接する溝の端部までの距離のことであり、米国高速道路のレイングルーブ路面は溝部の幅が2.4mm、非溝部の幅が16.6mmであるため、1間隔量は19.0mmである。 Here, the distance between the rain grooves is one pitch of the rain grooves, that is, the distance from the end of a certain groove to the end of the adjacent groove. The rain groove road surface of the US expressway is the width of the groove. Is 2.4 mm, and the width of the non-groove portion is 16.6 mm, the distance between the gaps is 19.0 mm.
図8は、あるトレッドパターンのスライド量に対するワンダリング値の変化を示したグラフであり、ワンダリング値の最大値と最小値との差がワンダリング性能指数として算出される。 FIG. 8 is a graph showing the change of the wandering value with respect to the slide amount of a certain tread pattern, and the difference between the maximum value and the minimum value of the wandering value is calculated as the wandering performance index.
2.上記式(1)の導出
周方向溝が4本以上である多数の市販タイヤについて、上記1の手法によりワンダリング性能指数Wを算出したところ、Wが50以下の値を有するトレッドパターンは見られず、また、実車評価したところ、いずれもワンダリング性能の劣るものであった。表1に評価結果の一部を示す。ここで、画素の大きさp=0.1mmであり、路面は米国高速道路のレイングルーブであって溝部幅=2.4mm、非溝部幅=16.6mmである。
次に、表1のNo.10〜17の各タイヤについて、下記3の方法に従って、周方向溝の配置および溝幅の適正値を決定し、それに基づいてそれぞれ改良タイヤを作製した。そして、各タイヤについて、台上試験によりワンダリング性の実験計測を行うとともに、実車評価を実施した。各タイヤの改良後のトレッドパターンの陸部および溝部の幅m1〜m8(図4参照)を下記表2に示す。なお、該トレッドパターンの周方向溝の配置及び溝幅は、m8の溝幅を持つ中央の細溝2を中心にして左右対称である。
その結果、No.10〜17の改良タイヤのワンダリング性能指数は、表3に示すようにいずれも50以下であり、また、いずれも横力の実験計測値が小さく、更に、実車でのグルーブワンダリング性にも優れることが判明した。
また、No.12とNo.17のタイヤについて、改良検討途中(下記3の方法においてパターン変更とワンダリング性能指数の算出の繰り返し回数が約半分の段階で、ワンダリング性能指数が最小となるパターン)での周方向の配置および溝幅の適正値に基づいてタイヤを作製し、同様にワンダリング性の実験計測と実車評価を実施した。表4にトレッドパターンの陸部および溝部の幅m1〜m8を示すとともに、ワンダリング性能指数及び各実験結果を示す。
その結果、No.12及び17ともにワンダリング性能指数は51であったが、No.12については、接地長が長いことから横力の実験計測値が大きく、そのため実車でのグルーブワンダリング性にも劣るものであった。これに対し、No.17については、接地長が短いことから横力の実験計測値が小さく、そのため実車でのグルーブワンダリング性にも優れていた。 As a result, no. The wandering performance index for both 12 and 17 was 51. As for No. 12, since the contact length was long, the experimental measurement value of the lateral force was large, and therefore the groove wandering property in an actual vehicle was inferior. In contrast, no. As for No. 17, since the contact length was short, the experimental measurement value of the lateral force was small, and therefore the groove wandering property in the actual vehicle was excellent.
なお、台上試験は、表面にレイングルーブを配したドラム(1回転で溝1個分移動)を走行路面として、タイヤを速度20km/h、スリップ角0°で走行させて発生する横力を測定した。ドラムを1回転させたときの横力の最大値と最小の差を求め、ドラム128回転でのこの値の平均値を荷重で除した値を「実験計測値」とした。 In the bench test, the lateral force generated by running the tire at a speed of 20 km / h and a slip angle of 0 ° on a running road surface with a drum (moving one groove per rotation) with a rain groove on the surface is used. It was measured. The difference between the maximum value and the minimum value of the lateral force when the drum was rotated once was obtained, and a value obtained by dividing the average value of the values at 128 rotations of the drum by the load was taken as “experimental measurement value”.
また、実車評価性能判定は、実際の米国当地レイングルーブ路面の試験走行を行い、官能評価により判定を実施した。 In addition, the actual vehicle evaluation performance was determined by performing a test drive on an actual rain groove surface in the United States and performing sensory evaluation.
図9は、上記したNo.1〜17の各タイヤについて、接地長とワンダリング性能指数との関係を示したものである。この図により、接地長が150mmの場合、ワンダリング性能指数Wが50であると、グルーブワンダリング性は合格領域にあることが分かった。また、合格領域と不合格領域との境界線は傾きを持っており、その係数aは今回の調査では0.67であった。以上のことから下記式(1)が得られる。
ここで、Lは、タイヤに所定空気圧を付与して実際に車両に装着した条件下における接地長であり、aは、接地長がワンダリング性能指数に影響する重み係数であって、a=0.6〜0.7、好ましくはa=0.67である。 Here, L is a contact length under the condition where a predetermined air pressure is applied to the tire and actually mounted on the vehicle, a is a weighting factor that the contact length affects the wandering performance index, and a = 0 .6 to 0.7, preferably a = 0.67.
3.タイヤの作製(トレッドパターンの設計)
上記式(1)を満足するタイヤは、例えば以下のようにして作製することができる。
3. Tire production (design of tread pattern)
A tire that satisfies the above formula (1) can be produced, for example, as follows.
まず、基本となるトレッドパターンについて、周方向溝本数、溝位置、溝幅、接地幅に基づいてタイヤ溝情報画像を作成するとともに、路面について、路面情報画像1と路面情報画像2を作成する。これらの作成方法は上記1(2)で説明した通りである。次いで、上記1(3)及び(4)に従って、基本トレッドパターンのワンダリング性能指数を算出する。
First, for the basic tread pattern, a tire groove information image is created based on the number of circumferential grooves, groove position, groove width, and contact width, and a road
そして、予め他の性能に影響の小さい範囲で設定された周方向溝位置および溝幅の許容量に対して、乱数発生による基本トレッドパターンの逐次変更を行い、それぞれのパターンについてワンダリング性能指数を算出することを繰り返し行う。すなわち、基本となるトレッドパターンについてはタイヤの用途に応じて周方向溝の本数が定まっており、また周方向溝の位置や溝幅も該用途に応じてある程度決まっているため、そのための要求特性を損なわない範囲で溝位置及び溝幅を変えながらそれぞれのパターンについてワンダリング性能指数を算出する。なお、乱数発生は公知の乱数発生ソフトを用いて行うことができる。 Then, with respect to the circumferential groove position and groove width allowance set in a range that does not affect other performances in advance, the basic tread pattern is sequentially changed by random number generation, and the wandering performance index is set for each pattern. Repeat the calculation. That is, for the basic tread pattern, the number of circumferential grooves is determined according to the application of the tire, and the position and width of the circumferential groove are determined to some extent according to the application, so the required characteristics for that The wandering performance index is calculated for each pattern while changing the groove position and the groove width within a range not impairing the above. The random number generation can be performed using known random number generation software.
このようにパターン変更とワンダリング性能指数の算出を繰り返し行うことにより、周方向溝の配置および溝幅の適正値を決定する。詳細には、所定回数(例えば500〜1000回)繰り返して、上記式(1)を満足し、かつ、ワンダリング性能指数が最低のパターンをトレッドパターンに決定する。なお、一回の計算時間は非常に短いため、上記のように500〜1000回繰り返しても、一般のパソコンで約3分程度で計算することができる。 Thus, by repeating the pattern change and the calculation of the wandering performance index, the appropriate values for the circumferential groove arrangement and groove width are determined. More specifically, a pattern that satisfies the above formula (1) and has the lowest wandering performance index is determined as a tread pattern by repeating a predetermined number of times (for example, 500 to 1000 times). In addition, since the calculation time of one time is very short, even if it repeats 500-1000 times as mentioned above, it can calculate with about 3 minutes with a normal personal computer.
このようにして周方向溝の配置と溝幅を上記式(1)を満足する範囲内に設定することにより、グルーブワンダリング性を向上することができる。また、従来、このようなパターンの周方向溝配置等の適正値の決定に工数を割いていたが、上記した手法は一般のパソコンにおいても短時間で実施することが可能であるとともに、信頼性も高いものである。 Thus, the groove wandering property can be improved by setting the arrangement of the circumferential grooves and the groove width within a range satisfying the above-described expression (1). In addition, conventionally, man-hours have been devoted to determining appropriate values such as circumferential groove arrangement of such patterns, but the above-described method can be implemented in a short time on a general personal computer and is reliable. Is also expensive.
1…主溝(周方向溝) 2…細溝(周方向溝) L…タイヤの接地長 M…タイヤの接地幅
DESCRIPTION OF
Claims (1)
タイヤについて、トレッドパターンを大きさがp(mm)で一定の画素に分割したタイヤ溝情報画像を作成するとともに、
レイングルーブが路面幅方向に一定間隔で形成された路面について、大きさがp(mm)で一定の画素に分割した路面情報画像を作成し、
前記タイヤ溝情報画像については、溝部に対応する画素に0、陸部に対応する画素に1をそれぞれ割り当て、前記路面情報画像については、非溝部に対応する画素に0、溝部に対応する画素に1がそれぞれ割り当てられた路面情報画像1と、非溝部に対応する画素に0、溝部に対応する画素に−1がそれぞれ割り当てられた路面情報画像2とを作成し、前記路面情報画像1については、各非溝部の右端の画素に0及び1以外の値を割り当て、前記路面画像情報2については、各非溝部の左端の画素に0及び−1以外の値を割り当て、
前記タイヤ溝情報画像と前記路面情報画像とをある相対位置において転写処理してその相対位置での横力の指標となるワンダリング値を算出し、
前記転写処理に際し、前記タイヤ溝情報画像と前記路面情報画像1との対応する画素同士の数値を掛け合わせ、前記0及び1以外の値が算出された部分から連続して1が算出された場合にはこれらを0を置き換えて左方向力を生み出す数値を抽出するとともに、前記タイヤ溝情報画像と前記路面情報画像2との対応する画素同士の数値を掛け合わせ、前記0及び−1以外の値が算出された部分から連続して−1が算出された場合にはこれらを0を置き換えて右方向力を生み出す数値を抽出し、抽出した数値の合計値を算出することにより前記ワンダリング値を得て、
前記タイヤ溝情報画像と前記路面情報画像との相対位置をタイヤ幅方向に1画素ずつスライドさせながらスライド量がレイングルーブの1間隔量に至るまでそれぞれの相対位置でのワンダリング値を算出し、1間隔量におけるワンダリング値の最大値と最小値の差を算出して該トレッドパターンのワンダリング性能指数Wを求め、
トレッドパターンについて周方向溝の配置と溝幅を変えながらそれぞれのパターンについての前記ワンダリング性能指数Wを算出し、下記式(1)を満足するパターンをトレッドパターンに決定することを特徴とする乗用車用タイヤの設計方法。
For a tire, while creating a tire groove information image in which a tread pattern is divided into constant pixels with a size of p (mm),
For a road surface in which rain grooves are formed at regular intervals in the road surface width direction, create a road surface information image in which the size is divided into constant pixels of p (mm),
For the tire groove information image, 0 is assigned to the pixel corresponding to the groove portion, and 1 is assigned to the pixel corresponding to the land portion. For the road surface information image, 0 is assigned to the pixel corresponding to the non-groove portion, and the pixel corresponding to the groove portion. 1 is assigned to each of the road surface information image 1 and the road surface information image 2 is assigned 0 to the pixel corresponding to the non-groove portion and -1 is assigned to the pixel corresponding to the groove portion. , Assign a value other than 0 and 1 to the rightmost pixel of each non-groove, and for the road surface image information 2, assign a value other than 0 and -1 to the leftmost pixel of each non-groove,
The tire groove information image and the road surface information image are transferred at a certain relative position to calculate a wandering value as an index of lateral force at the relative position,
In the case of the transfer process, when the tire groove information image and the road surface information image 1 are multiplied by the numerical values of corresponding pixels, and 1 is calculated continuously from the portion where the values other than 0 and 1 are calculated Are replaced with 0 to extract a numerical value that produces a leftward force, and are multiplied by the numerical values of corresponding pixels in the tire groove information image and the road surface information image 2 to obtain values other than 0 and −1. In the case where −1 is calculated continuously from the calculated part, a value that generates a rightward force is extracted by replacing these with 0, and the total value of the extracted values is calculated to obtain the wandering value. Get,
While sliding the relative position between the tire groove information image and the road surface information image pixel by pixel in the tire width direction, the wandering value at each relative position is calculated until the sliding amount reaches one interval amount of the rain groove, The difference between the maximum value and the minimum value of the wandering value in one interval amount is calculated to obtain the wandering performance index W of the tread pattern,
The tread pattern is calculated by calculating the wandering performance index W for each pattern while changing the circumferential groove arrangement and groove width, and the tread pattern is determined as a tread pattern. Tire design method.
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